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¿Pueden llegarnos mensajes del futuro?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (5)

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Investigadores proponen una solución a algunos problemas de la Física Cuántica,  y se refieren a los viajes en el tiempo o la paradoja del abuelo.

Las curvas temporales abiertas podrían resolver muchos problemas de la Física

Las curvas temporales abiertas podrían resolver muchos problemas de la Física – NPJ QUANTUM INFORMATION

Un grupo internacional de investigadores, liderados por la Universidad de Singapur, acaba de demostrar que numerosos problemas de la Física Cuántica, hoy por hoy irresolubles, podrían solucionarse fácilmente con un ordenador cuántico que viajara a través de “curvas temporales abiertas”. El trabajo, que ha levantado gran expectación en la comunidad científica, se publica en la revista Nature Quantum Information.

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IBM prepara el primer ordenador cuántico. La máquina podría resolver problemas que las computadoras actuales ni se pueden plantear. Cuando esté completada su configuración podrá dar millones de respuestas a un problema planteado en fracciones de segundo.

Hace ya una década que el físico Dave Bacon, que en la actualidad trabaja para Google, demostró que la mejor forma de resolver rápidamente todo un grupo de problemas de la Física (llamados NP-completo) y que traían de cabeza a los matemáticos, era utilizando un ordenador cuántico que se desplazara a través del tiempo. ¿La razón? El hipotético ordenador de Bacon podría moverse con libertad a través de una serie de “curvas cerradas de tiempo”, atajos en el tejido espaciotemporal que se curvan sobre sí mismos. La relatividad general en efecto, permite que dichos caminos puedan existir a través de las contorsiones en el espacio-tiempo que conocemos como agujeros de gusano.

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¿Pero para qué enviar un mensaje en el tiempo y bloquearlo después para que nadie pueda leer su contenido? Sencillamente porque el procedimiento podría ser la clave que se necesitaba para resolver problemas que, actualmente, no tienen solución alguna. Y es que incluso un mensaje “sin abrir” puede resultar tremendamente útil, especialmente si los científicos “entrelazan” el mensaje con algún otro sistema antes de enviarlo.

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                              Confirman el entrelazamiento cuántico gracias a la luz de una estrella

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Como se sabe, el entrelazamiento cuántico es un efecto extraño que es posible solo en el mundo de la Física subatómica, y consiste en una suerte de “comunicación instantánea” entre partículas que, como si fueran hermanos gemelos diminutos, “saben” al instante lo que le ha sucedido a las demás partículas entrelazadas y reaccionan al instante, sin importar la distancia que las separe. Y lo que proponen los investigadores es precisamente eso, crear un entrelazamiento entre el mensaje enviado a través del tiempo y el sistema del laboratorio. Una correlación que podría alimentar y potenciar la computación cuántica.

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Sin embargo, las curvas temporales cerradas conllevan no pocos problemas. En general, los físicos creen que, aunque son teóricamente posibles, algo debe de estar evitando que ese tipo de desplazamientos temporales se produzcan en la Naturaleza. De otra forma, argumentan, podrían darse todo tipo de paradojas, entre ellas la clásica de que alguien podría viajar al pasado y matar a su abuelo, impidiendo así su propia existencia.

Y no solo es la familia la que estaría amenazada por unos viajes así. En efecto, romper el flujo temporal, dejando a un lado el principio de causalidad (un acontecimiento causa otro, que causa otro, y otro…) también puede tener consecuencias para la propia Física cuántica. A lo largo de las dos décadas pasadas los investigadores han mostrado hasta la saciedad que los principios mismos sobre los que se basa la Física Cuántica se quiebran en pedazos ante la presencia de curvas temporales cerradas. Por ejemplo, se puede quebrar el principio de incertidumbre, que establece la imposibilidad de conocer al mismo tiempo determinados pares de magnitudes físicas de una partícula (como la velocidad y el momento). O incluso dejar a un lado el Teorema de no Clonación, que dice que los estados cuánticos no se pueden copiar y que constituye uno de los pilares más sólidos de la Mecánica Cuántica.

Evitar las paradojas

 Resultado de imagen de Las paradojas de los viajes en el Tiempo

         De Historias referidas a Viajes en el Tiempo hemos podido ver muchas en películas fantásticas

Sin embargo, el nuevo trabajo muestra que un ordenador cuántico sería capaz de resolver problemas hasta ahora irresolubles si en vez de por curvas cerradas, se desplazara a través de “curvas temporales abiertas”, que no crean los problemas de causalidad anteriormente descritos. Esto se debe a que dichas curvas no permiten la interacción directa con cualquier cosa en el propio pasado del objeto: las partículas viajeras del tiempo (o, para ser más exactos, los datos que contienen) nunca interaccionarían con sí mismas.

En la Teoría de la Relatividad se admite un espacio tetradimensional, con tres coordenadas espaciales y una temporal. Como no es posible representar en nuestra realidad semejante espacio de cuatro dimensiones, realizaremos una  aproximación representando por un plano el espacio tridimensional, más una coordenada temporal. Las soluciones temporales abiertas para expresar la evolución de un punto sería una gráfica del tipo:

Para Mila Gu, de la Universidad de Singapur y director de la investigación, de esta forma “evitamos las paradojas clásicas, como la de los abuelos, aunque seguimos consiguiendo todos esos resultados extraños”.

“Cada vez que presentamos la idea -afirma por su parte Jayne Thompson, coautor de la investigación- todo el mundo dice que no hay forma de que esto pueda tener un efecto”. Pero sí que la hay. Las partículas enviadas de esta forma a través de un bucle temporal pueden, de hecho, ganar un enorme poder de “super computación”, incluso si jamás interactúan con nada del pasado. “La razón se debe a que algunos datos se almacenan en las correlaciones de entrelazado: y esto es precisamente lo que estamos aprovechando”, asegura Thompson.

Sin embargo, no todos los físicos piensan que estas líneas de tiempo abiertas tengan más posibilidades de manifestarse en el Universo físico que las líneas cerradas. Y pueden que tengan razón. Uno de los principales argumentos en contra de la existencia de curvas temporales cerradas es que nadie, que sepamos, nos ha visitado nunca desde el futuro. Un argumento que, por lo menos, no es válido con las curvas temporales abiertas, ya que en ellas cualquier mensaje procedente del futuro resultaría bloqueado.

emilio silvera

Vivimos al borde de un vacío cósmico

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General, Noticia comentada    ~    Comentarios Comments (0)

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Esta es la estructura de materia que rodea al Vacío Local. Nuestra galaxia, en el origen de las flechas, se encuentra cerca del borde, justo entre el vacío y el cúmulo de Virgo, que cuenta con una enorme población galáctica. Como orientación, cada flecha de colores abarca unos 200 millones de años luz

Esta es la estructura de materia que rodea al Vacío Local. Nuestra galaxia, en el origen de las flechas, se encuentra cerca del borde, justo entre el vacío y el cúmulo de Virgo, que cuenta con una enorme población galáctica. Como orientación, cada flecha de colores abarca unos 200 millones de años luz – R. Brent Tully

Vivimos en el borde de un gigantesco vacío cósmico, en el que no hay nada.

Por primera vez, un equipo de astrónomos ha conseguido elaborar un mapa detallado y en 3D de la distribución de galaxias en nuestra región del Universo.

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            Laniakea, la región del vecindario de la Tierra, 100.000 billones de soles

 

 

 

 

 

A gran escala, el Universo en que vivimos se parece a un enorme queso de gruyere. O, si lo preferimos, a una telaraña gigantesca en la que la materia (galaxias y grupos de galaxias) constituyen los “hilos”, que se cruzan en nodos allí donde la densidad de materia es mayor. En ambos casos, tanto si imaginamos una tela de araña como si pensamos en un queso de gruyere, alrededor de la materia existen enormes vacíos, extensiones gigantescas que pueden llegar a medir hasta mil millones de años luz y en cuyo interior no hay nada, ni estrellas ni galaxias. Auténticas “zonas muertas” repartidas por todo el Universo.

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Ahora, y por primera vez, un investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái ha conseguido elaborar un mapa (ver ilustración) de los vacíos cósmicos más cercanos a nosotros. Los resultados de su trabajo se acaban de publicar en The Astrophysical Journal.

Para conseguirlo, Brent Tully y su equipo han aplicado las mismas herramientas utilizadas en un estudio anterior, y han logrado elaborar un mapa de lo que se conoce como “Vacío local”, un extenso desierto cósmico en cuyos bordes se encuentra nuestra Vía Láctea. Estudiando con detalle los movimientos de las galaxias, los investigadores consiguieron deducir la distribución de la masa responsable de ese movimiento y construir, con esa información, un mapa tridimensional de nuestra región del Universo.

Tirones gravitacionales

 

 

Cúmulo de Galaxias de Virgo

 

Cúmulo de galaxias de Virgo

 

Y es que las galaxias no solo se alejan unas de otras siguiendo la expansión general del Universo, sino que también responden a los “tirones gravitacionales” de sus vecinas y de las regiones próximas con mucha masa. El resultado de la combinación de todos esos movimientos es que, en general, las galaxias se están moviendo en bloque hacia las regiones más densas y alejándose cada vez más de las áreas con menos concentración de masa, es decir, de los vacíos. Lo cual hace que esas regiones desérticas se estén haciendo cada vez más grandes.

Ya en 1987, Tully y su colega Richard Fisher se dieron cuenta de que, a pesar de que vivimos en lo que se podría llamar una “metrópoli cósmica”, tanto nuestra Vía Láctea como sus numerosas vecinas se encuentran en el borde mismo de una extensa región desierta, a la que entonces bautizaron como Vacío Local. La existencia de esta gigantesca “zona muerta” ha sido ampliamente aceptada por la comunidad científica, aunque su estudio resulta muy difícil, ya que se encuentra justo detrás del centro de nuestra propia galaxia y permanece, por lo tanto, oculta a nuestra vista.

Justo al borde del vacío

 

 

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En el vacío cósmico o no, el encuentro de Andrómeda y la Vía Láctea es inevitable

 

Ahora, sin embargo, y tras medir cuidadosamente los movimientos de 18.000 galaxias, Tully y su equipo han conseguido construir un mapa en el que queda perfectamente clara la “frontera” que separa a las regiones que tienen materia de las que no, justo en el borde del Vacío Local. En 2014 y utilizando la misma técnica, este equipo de investigadores consiguió delimitar los bordes de nuestro “continente galáctico”, un conjunto de más de 100.000 galaxias que se mueven juntas por el espacio y a la que bautizaron como Laniakea, que en hawaiano significa “cielo inmenso”.

Resultado de imagen de La Vía láctea y andrómeda Justo al borde del vacío

Durante las últimas tres décadas, los astrónomos han estado tratando de averiguar por qué los movimientos de la Vía Láctea y de nuestro vecino galáctico más cercano, Andrómeda, se están desviando de la velocidad de expansión general del Universo en más de 600 km/s. Ahora, en su nuevo estudio los investigadores explican que más de la mitad de ese movimiento anómalo se genera “localmente” a partir de la combinación del enormemente masivo y cercano cúmulo de Virgo y nuestra contribución a la expansión del Vacío Local, que se está haciendo más y más grande a medida que las galaxias se van alejando de él.